Tribolumineszenz von Wintergreen Lifesaver Candies

Seit mehreren Jahrzehnten spielen Menschen im Dunkeln mit Tribolumineszenz mit wintergrünen Lifesavers-Süßigkeiten. Die Idee ist, die harten, donutförmigen Süßigkeiten im Dunkeln zu zerbrechen. Normalerweise schaut eine Person in einen Spiegel oder schaut in den Mund eines Partners, während sie die Süßigkeiten zerkleinert, um die resultierenden blauen Funken zu sehen.

• wintergrüne Bonbons (z. B. Wint-o-Green Lifesavers)
• Zähne, Hammer oder Zange

Sie können eine beliebige Anzahl von Bonbons verwenden, um die Tribolumineszenz zu sehen. Der Effekt funktioniert jedoch am besten bei Süßigkeiten mit Wintergrüngeschmack, da die Fluoreszenz von Wintergrünöl das Licht verstärkt. Wählen Sie eine harte, weiße Süßigkeit, da die meisten klaren harten Süßigkeiten nicht gut funktionieren.

Um den Effekt zu sehen:

• Trocknen Sie Ihren Mund mit einem Papiertuch und zerkleinern Sie die Süßigkeiten mit Ihren Zähnen. Verwenden Sie einen Spiegel, um Licht aus Ihrem eigenen Mund zu sehen, oder beobachten Sie, wie jemand anderes im Dunkeln Süßigkeiten kaut.
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• Legen Sie die Süßigkeiten auf eine harte Oberfläche und zerschlagen Sie sie mit einem Hammer. Sie können es auch unter einer durchsichtigen Plastikplatte zerdrücken.
• Zerdrücke die Süßigkeiten in den Kiefern einer Zange

Sie können das Licht mit einem Mobiltelefon aufnehmen, das bei schlechten Lichtverhältnissen gut funktioniert, oder mit einer Kamera auf einem Stativ mit einer hohen ISO-Nummer. Das Video ist wahrscheinlich einfacher als die Aufnahme eines Standbilds.

Tribolumineszenz ist Licht, das beim Auftreffen oder Reiben von zwei Teilen eines speziellen Materials erzeugt wird. Es ist im Grunde genommen leicht von Reibung, da der Begriff aus dem Griechischen stammt Tribein, was "reiben" bedeutet, und das lateinische Präfix Lumin, was "Licht" bedeutet. Im Allgemeinen tritt Lumineszenz auf, wenn Energie aus Wärme, Reibung, Elektrizität oder anderen Quellen in Atome eingespeist wird. Die Elektronen im Atom absorbieren diese Energie. Wenn die Elektronen in ihren normalen Zustand zurückkehren, wird die Energie in Form von Licht freigesetzt.

Das Spektrum des Lichts, das aus der Tribolumineszenz von Zucker (Saccharose) erzeugt wird, ist das gleiche wie das Spektrum des Blitzes. Der Blitz entsteht durch einen Elektronenfluss durch die Luft, der die Elektronen der Stickstoffmoleküle (der Hauptkomponente der Luft) anregt, die blaues Licht emittieren, wenn sie ihre Energie freisetzen. Die Tribolumineszenz von Zucker kann als Blitz in sehr geringem Umfang angesehen werden. Wenn ein Zuckerkristall belastet wird, werden die positiven und negativen Ladungen im Kristall getrennt, wodurch ein elektrisches Potential erzeugt wird. Wenn sich genügend Ladung angesammelt hat, springen die Elektronen über einen Bruch im Kristall und kollidieren mit anregenden Elektronen in den Stickstoffmolekülen. Der größte Teil des vom Stickstoff in der Luft emittierten Lichts ist ultraviolett, aber ein kleiner Teil befindet sich im sichtbaren Bereich. Für die meisten Menschen erscheint die Emission bläulich-weiß, obwohl einige Menschen eine blaugrüne Farbe erkennen (die menschliche Farbsicht im Dunkeln ist nicht sehr gut).

Die Emission von wintergrünen Süßigkeiten ist viel heller als die von Saccharose allein, da der wintergrüne Geschmack (Methylsalicylat) ist fluoreszierend. Methylsalicylat absorbiert ultraviolettes Licht im gleichen Spektralbereich wie die vom Zucker erzeugten Blitzemissionen. Die Methylsalicylat-Elektronen werden angeregt und emittieren blaues Licht. Viel mehr der Wintergrünemission als die ursprüngliche Zuckeremission befindet sich im sichtbaren Bereich des Spektrums, so dass das Wintergrünlicht heller erscheint als das Saccharoselicht.

Tribolumineszenz hängt mit Piezoelektrizität zusammen. Piezoelektrische Materialien erzeugen eine elektrische Spannung aus der Trennung von positiven und negativen Ladungen, wenn sie zusammengedrückt oder gedehnt werden. Piezoelektrische Materialien haben im Allgemeinen eine asymmetrische (unregelmäßige) Form. Saccharosemoleküle und Kristalle sind asymmetrisch. Ein asymmetrisches Molekül verändert seine Fähigkeit, Elektronen zu halten, wenn es zusammengedrückt oder gedehnt wird, und verändert so seine elektrische Ladungsverteilung. Asymmetrische, piezoelektrische Materialien sind eher tribolumineszierend als symmetrische Substanzen. Etwa ein Drittel der bekannten tribolumineszierenden Materialien ist jedoch nicht piezoelektrisch und einige piezoelektrische Materialien sind nicht tribolumineszierend. Daher muss ein zusätzliches Merkmal die Tribolumineszenz bestimmen. Verunreinigungen, Störungen und Defekte sind auch in tribolumineszierenden Materialien häufig. Diese Unregelmäßigkeiten oder lokalisierten Asymmetrien ermöglichen auch das Sammeln einer elektrischen Ladung. Die genauen Gründe, warum bestimmte Materialien Tribolumineszenz zeigen, können für verschiedene Materialien unterschiedlich sein, sind es aber wahrscheinlich sind Kristallstruktur und Verunreinigungen primäre Determinanten dafür, ob es sich um ein Material handelt oder nicht tribolumineszierend.

Wint-O-Green Lifesavers sind nicht die einzigen Süßigkeiten, die Tribolumineszenz zeigen. Normale Zuckerwürfel funktionieren ebenso wie fast alle undurchsichtigen Süßigkeiten aus Zucker (Saccharose). Transparente Süßigkeiten oder Süßigkeiten, die mit künstlichen Süßungsmitteln hergestellt wurden, funktionieren nicht. Die meisten Klebebänder geben auch Licht ab, wenn sie weggerissen wurden. Amblygonit, Calcit, Feldspat, Fluorit, Lepidolith, Glimmer, Pektolith, Quarz und Sphalerit sind Mineralien, von denen bekannt ist, dass sie Tribolumineszenz zeigen, wenn sie getroffen, gerieben oder zerkratzt werden. Die Tribolumineszenz variiert stark von einer Mineralprobe zur anderen, so dass sie möglicherweise nicht beobachtbar ist. Am zuverlässigsten sind Sphalerit- und Quarzproben, die eher durchscheinend als transparent sind und kleine Brüche im gesamten Gestein aufweisen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zu beobachten Tribolumineszenz Zuhause. Wie ich bereits erwähnt habe, sollten Sie, wenn Sie Lebensretter mit Wintergrüngeschmack zur Hand haben, in einen sehr dunklen Raum gehen und die Süßigkeiten mit einer Zange oder einem Mörser und Stößel zerdrücken. Das Kauen der Süßigkeiten, während Sie sich im Spiegel beobachten, funktioniert, aber die Feuchtigkeit aus dem Speichel verringert oder beseitigt den Effekt. Das Reiben von zwei Zuckerwürfeln oder Quarz- oder Rosenquarzstücken im Dunkeln funktioniert ebenfalls. Kratzen Quarz mit einem Stahlstift kann auch die Wirkung demonstrieren. Auch kleben / lösen die meisten Kleber Bänder zeigt Tribolumineszenz.

Tribolumineszenz ist größtenteils ein interessanter Effekt mit wenigen praktischen Anwendungen. Das Verständnis seiner Mechanismen kann jedoch dazu beitragen, andere Arten der Lumineszenz zu erklären, einschließlich Biolumineszenz in Bakterien und Erdbebenlichtern. Tribolumineszenzbeschichtungen könnten in Fernerkundungsanwendungen verwendet werden, um ein mechanisches Versagen zu signalisieren. Eine Referenz besagt, dass derzeit Forschungen durchgeführt werden, um tribolumineszierende Blitze anzuwenden, um Autounfälle zu erkennen und Airbags aufzublasen.